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EMS-Dienstleister schließt Lücken in der Traceability-Kette

| Redakteur: Peter Reinhardt

Die Traceability von EMS-Prozessen ist heute umfassender, lückenloser und sicherer als noch vor wenigen Jahren. Doch selbst, wenn alle Vorgaben der ISO 13485 eingehalten werden, kann es zu Lücken kommen. Diese hat der EMS-Dienstleister Ihlemann mit einer eigenen Software geschlossen. Ein Erfahrungsbericht.

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Ihlemann hat eine eigene Traceability-Software entwickelt, die jeden Verarbeitungsschritt trackt und die Informationen speichert.
Ihlemann hat eine eigene Traceability-Software entwickelt, die jeden Verarbeitungsschritt trackt und die Informationen speichert.
(Bild: Ihlemann)
  • Wenn die Anforderungen der ISO 13485 nicht genügen
  • Lücken bei der Rückverfolgung von Starr-Semi-Flex-Leiterplatten
  • Maximale Verarbeitungszeit beim Löten überschritten

Bereits vor 10 Jahren hat der ZVEI in seinem Traceability-Leitfaden 2008 den Rahmen definiert: „Unter Traceability versteht man die Identifizierung und Rückverfolgbarkeit von gefertigten Produkten. Mit Hilfe einer eindeutigen Kennzeichnung kann der Ursprung eines Endproduktes über die gesamte Lieferkette bis hin zum einzelnen Bauteil zurückverfolgt werden.“ Seitdem haben sich die Erwartungen an Traceability-Nachweise deutlich erhöht. Angetrieben werden die Anforderungen vor allem durch Automotive- und Medizintechnikunternehmen. Um deren Erwartungen zu erfüllen, müssen die Fertigungsprozesse besser erfasst und dokumentiert werden.

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Traceability-Lücken schließen

Einer, der sich damit auskennt, ist der EMS-Dienstleister Ihlemann. Bei dem Braunschweiger Outsourcing-Partner basieren die internen Qualitätssicherungsprozesse auf Verfahren wie der ISO 13485 für Medizinprodukte und der IATF 16949 aus der Automobilindustrie. Zur Erfüllung dieser Normen ist die Rückverfolgbarkeit aller Komponenten unverzichtbar. Damit ist alles klar, sollte man meinen. Und doch können in der Praxis Lücken auftreten. Aufgefallen war dies bei Produkten mit flexiblen und starrflexiblen Leiterplatten.

Aber wie das? Starr-Semi-Flex-Leiterplatten mit Polyimid sind hygroskopisch und nehmen Feuchtigkeit aus der Luft auf. Diese erhöhte Feuchtigkeit kann während des Lötprozesses zu gravierenden Schädigungen an der Leiterplatte führen. Der ZVEI schreibt in seinen Richtwerten/Empfehlungen für Starr-Flex und Flex deshalb das „Trocknen von Leiterplatten vor Löten“ bei 130 bis 150 °C vor und beschränkt die anschließende Zeit bis zum Lötprozess auf maximal acht Stunden. „In unseren internen Prozessen ist die maximale Verarbeitungszeit auf sechs Stunden begrenzt“, berichtet Andreas Schaper, Bereichsleiter SMT und Technologie bei der Ihlemann AG.

Aber die Verarbeitung von Flex-Leiterkarten hat sich bei Ihlemann innerhalb weniger Jahre deutlich verändert. Der Lötprozess für die einseitige Bestückung wurde abgelöst durch drei unterschiedliche Lötprozesse von zunehmend komplexeren Baugruppen. Dabei wurde es immer schwieriger, die maximale Verarbeitungszeit zuverlässig zu kontrollieren. So hatte sich bei einer Produktcharge ein Fehler ergeben. Die Bestückung der Leiterkarten hatte sich verzögert und der dritte Lötvorgang wurde erst später fertiggestellt. Die maximale Verarbeitungszeit war unbemerkt überschritten worden. „Diese Traceability-Lücke haben wir zum Anlass genommen, das ganze Verfahren komplett zu überarbeiten“, so der Bereichsleiter.

Jeden Verarbeitungsschritt einzeln tracken

Bei Ihlemann stellen traditionell mehrere Prozessschritte die Rückverfolgung sicher. So wird jede Verpackungseinheit von angelieferten Bauteilen mit Label und Scanner-Code im Wareneingang fotografisch erfasst, um rückwirkend den Hersteller, das komplette Gebinde und das einzelne Bauteil eindeutig zurückverfolgen zu können.

„Diesen Traceability-Prozess haben wir nochmals überarbeitet, um auch die einzelnen Verarbeitungsschritte genauer dokumentieren zu können“, so Schaper. Jetzt wird das Label der Leiterplatten zusätzlich gescannt, wenn sie in den Trockenschrank gestellt werden. Dieser Vorgang wird in der Datenbank hinterlegt. Wenn die Leiterplatten zur Bestückung aus dem Trockenschrank entnommen werden, wird das ebenfalls registriert. Weitere Scans erfolgen bei der Pastenkontrolle nach dem Schablonendruck. Hier werden neben dem Zeitpunkt der Solder Paste Inspection (SPI) auch die Prüfergebnisse unter der Seriennummer der Leiterplatte abgelegt.

Als nächster Prozessschritt wird die Bestückung dokumentiert. „Der Bestückungsautomat liest die Seriennummer ein. Die Informationen, welche Bauelemente bestückt werden, die Gebindenummer der Bauelemente und die Uhrzeit legen wir dann ebenfalls unter der Seriennummer der Leiterplatte ab. Das gleiche erfolgt nach dem Lötofen bei der anschließenden Inline-AOI-Prüfung. Auch hier legen wir die Prüfergebnisse mit ab“, ergänzt Schaper.

Traceability-Software überwacht die Prozesse

Für all das hat Ihlemann eine eigene Traceability-Software entwickelt, die die Prozessinformationen abfragt und speichert. Die Software greift über die Schnittstellen der SPI-, Bestückungs-, Löt- und AOI-Systeme auf die Informationen zu und speichert die Daten in der Traceability-Datenbank. Außerdem werden die Ergebnisse und geforderten Messwerte aller elektrischen Tests (ICT, FPT, FKT) gespeichert. Für die Medizintechnik-Norm werden weitere Daten registriert, wie die am Prozess beteiligten Mitarbeiter und Maschinen. So können jetzt jederzeit alle Daten für die Rückverfolgbarkeit ausgelesen werden. Um potenzielle Lücken in der Traceability zu schließen, übernimmt die Software darüber hinaus zusätzliche Kontrollaufgaben.

Ergebnis: „Die Verarbeitungszeit von Starr-Semi-Flex-Leiterplatten kann heute nicht mehr unbemerkt überschritten werden. Wenn tatsächlich einmal die zulässige Zeit nicht eingehalten wird, erhalten die Mitarbeiter über den Scan-Vorgang von der Traceability-Software eine Warnmeldung. Die Bestückung und der Lötvorgang werden dann blockiert“, erläutert Schaper die zusätzlichen Funktionen. Diese Überwachungsfunktion wurde schrittweise auch auf weitere Prozessschritte wie die AOI-, Flying-Probe- oder ICT-Tests ausgeweitet. Werden bei Baugruppen Fehler festgestellt, greift eine weitere Bearbeitungsregel. Die Software überprüft vor der Auslieferung, ob die Reparatur der fehlerhaften Baugruppen hinterlegt ist. Liegt die Information nicht vor, erhält der Warenausgang die Meldung „darf nicht ausgeliefert werden“.

Die Software überwacht auch produktspezifische Regeln. Wurde etwa die SMD-Bestückung nicht registriert, kann keine THT-Bestückung erfolgen. Der Lackierprozess startet nicht, ohne eine Freigabe der Bestückung usw. Auch spezielle Kundenvorgaben werden hinterlegt, wie die Verwendung spezifischer Lotpasten oder die Einhaltung geforderter Lieferbedingungen.

Prozesse sind transparenter geworden

„Wir haben mit unserer Software Traceability-Lücken geschlossen. Die Prozesse sind dadurch nochmals transparenter geworden. Wir werden weitere Prozessschritte aufnehmen, wenn Aufwand und Nutzen stimmen“, fasst der Bereichsleiter den Status zusammen. So hat Ihlemann beispielsweise auf die Erfassung der Druckparameter aus dem Pastendruck verzichtet, weil diese mit weniger Aufwand über die Historie des Pastendruckers verfügbar sind. „Unsere Kunden haben die dokumentierte Sicherheit, dass alle vereinbarten Fertigungsabläufe exakt so umgesetzt werden. Außerdem können wir bei Anfragen zur Rückverfolgung die gewünschten Nachweise deutlich schneller bereitstellen“, nennt Schaper die Vorteile für Kunden.

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